一种出风温度恒定的空调器及其控制方法

1.一种出风温度恒定的空调器，包括热泵制热单元、电热器制热单元、可检测空调器运行参数的主控单元，主控单元与热泵制热单元、电热器制热单元电连接，其特征在于：所述主控单元通过检测空调器的需求制热量与热泵制热单元的制热量，调节电热器制热单元输出功率和降低室内风扇转速，使热泵制热单元与电热器制热单元所产生的热量之和与空调器的设定需求值相当。
2.根据权利要求1所述的出风温度恒定的空调器，其特征在于：所述空调器运行参数包括环境温度、蒸发器管温、电热器制热量以及室内风扇电机转速中的一项或几项。
3.一种使空调器出风温度恒定的控制方法，在空调制热运行时，该方法包括以下步骤：a)：计算空调器需要产生的制热量；b)：计算热泵制热单元的制热量；c)：将步骤a)与步骤b)中的制热量比较，得出热量差；d)：将步骤c)中的热量差与电热器制热单元的最大制热量比较得出差值；e)：步骤d)中的差值为负值时，自动调节电热器制热单元功率；步骤d)中的差值为正值时，降低室内侧风扇电机转速。

一种出风温度恒定的空调器及其控制方法\n技术领域\n本发明属于空气调节器领域，涉及一种出风温度恒定的空调器，具体说是关于空调器制热量的调节及其控制方法。\n背景技术\n目前市场上的空调器只是简单的实现制冷和制热功能，例如：制冷时，当环境温度高于设定温度时启动压缩机进行制冷，当环境温度低于设定温度时压缩机停止运行；制热时，当环境温度低于设定温度时启动压缩机进行制热(如有电热器则启动电热器制热)，当环境温度高于设定温度时压缩机停止运行(如有电热器则停止电热器制热)。实际上，当空调器工作在制冷模式时，人对出风温度的高低不太敏感，如果风量大即使出风温度高一点人同样感觉到非常凉爽；当空调器工作在制热模式时，人对出风温度的高低非常敏感，如果出风温度低于人的体表温度，就感觉空调器吹冷风，如果出风温度太高，人同样感觉不舒服。然而，由于空调器的热泵制热量随环境温度变化较大，导致在环境温度较低时有很多用户投诉空调器制热吹冷风。\n近来也有一种空调器，其电热器制热单元由两段独立的电加热组成。当环境温度较低时，两段独立的电加热全部开启；当环境温度较高时则只开启其中一段电热器，当达到设定温度则电热器全部关闭。这种空调器只能实现简单的制热量调节，不能随环境温度的变化精确控制电热器的制热量，因而无法精确控制空调器的出风温度，但是对空调器吹冷风的现象有所改善。\n发明内容\n本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种出风温度恒定的空调器，更详细的说是根据空调器所处工况自动调节空调器的运行参数，从而控制空调器所产生的总热量达到动态平衡，使得出风温度恒定。\n为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种出风温度恒定的空调器，包括热泵制热单元、电热器制热单元、可检测空调器运行参数的主控单元，其特征在于：所述主控单元与热泵制热单元、电热器制热单元电连接，它通过检测空调器的设定需求制热量与热泵制热单元的制热量，调节电热器制热单元输出功率和降低室内风扇转速，使热泵制热单元与电热器制热单元所产生的热量之和与空调器的设定需求值相当。\n具体来说，所述空调器运行参数包括环境温度、蒸发器管温、电热器制热量以及室内风扇电机转速中的一项或几项。\n总之，根据环境温度、热泵制热单元的制热量以及风量的变化自动调节电热器的制热量，使空调器始终运行在最佳状态。\n而且，本发明使空调器出风温度恒定的控制方法，其特点是包括以下几个步骤：a)：计算空调器需要产生的制热量；b)：计算热泵制热单元的制热量；c)：将步骤a)与步骤b)中的制热量比较，得出热量差，即电热器制热单元需要产生的制热量；d)：将步骤c)中的热量差与电热器制热单元的最大制热量比较得出差值；\ne)：步骤d)中的差值为负值时，自动调节电热器制热单元功率；步骤d)中的差值为正值时，降低室内侧风扇电机转速。\n本发明的空调器根据环境温度、目标出风温度和风量大小采用模糊算法计算出空调器需要产生的热量，根据蒸发器的管温、环境温度和风量大小采用模糊算法计算出热泵制热单元的制热量，用空调器需要产生的热量减去热泵制热单元的制热量计算出电热器制热单元需要产生的热量。最后，根据计算结果调节电热器制热单元的制热量以达到空调器出风温度恒定的目的。本发明中所采用的模糊算法都是基于大量的试验数据得出来的，针对不同的空调系统算法可能会有所不同。\n本发明提供的出风温度恒定的空调器及其控制方法，其电热器制热单元的制热量可根据实时采集的运行参数进行调节，与现有技术相比具有以下优点：1.舒适：根据环境温度等参数变化自动调节电热器的制热量，使空调器的出风温度始终恒定在最舒适的状态。\n2.制热强劲：在环境温度较低或热泵制热单元的制热量较小时，自动调节电热器制热单元的制热量到最大，实现快速制热的目的；3.节能：在环境温度较高或热泵制热单元制热量较大时，自动调节电热器制热单元的制热量到最小，大大提高了制热效率：附图说明下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。\n图1是实施例中电热器制热单元的电路原理图；图2是实施例中室内风扇电机无级调速的电路原理图；图3是实施例中制热量需求计算的程序流程图；\n图4是实施例中热泵制热单元的制热量计算的程序流程图；图5是实施例中空调器出风温度恒定控制的程序流程图；图6是实施例中空调器出风温度恒定控制的结构示意图。\n具体实施方式\n本发明的出风温度恒定的空调器，如附图1、2、6所示，包括两套制热系统：热泵制热单元、电热器制热单元和主控单元，其中两套制热单元通过主控单元电连接。\n其中热泵制热单元包括：室内无级调速风扇、蒸发器(根据制冷原理命名)、压缩机系统、四通阀部件、节流部件、室外风扇、冷凝器(根据制冷原理命名)、制冷剂以及控制电路。室内风扇电机通过可控硅与电源连接，主控单元通过可控硅控制电路控制可控硅。空调器运行过程中，主控单元由电源过零检测电路检测电源的过零点，然后根据室内风扇电机的目标转速计算出可控硅的过零触发延时时间，最终达到调节室内风扇电机转速的目的。它的工作原理是利用制冷剂经过压缩机变成高温高压的气体，通过四通阀进入室内换热器，当流过室内换热器的制冷剂温度高于房间温度即可向房间提供热量，室内无级调速风扇可以控制与室内换热器进行热交换的房间空气量，制冷剂经过室内换热器冷却后变成高温低压的液体，通过节流部件后变成低温低压的液体进入室外换热器，当流过室外换热器的制冷剂温度低于环境温度即可从环境吸收热量，室外风扇可以加大与室外换热器进行热交换的空气量，制冷剂经过室外换热器加热后变成低温低压的气体，最后通过四通阀又回到压缩机系统。\n电热器制热单元包括：室内无级调速风扇、电热器以及控制电路。电热器通过可控硅与电源连接，主控单元通过可控硅控制电路控制可控硅导通和截止。空调器运行过程中，主控单元由电源过零检测电路检测电源的过零点，然后根据电热器制热单元需要产生的制热量大小计算出可控硅的过零触发延时时间，最终达到控制制热量目的。它的工作原理是利用电热器通电发热，当电热器的温度高于房间温度即可向房间提供热量，室内无级调速风扇可以控制与电热器进行热交换的房间空气量。\n本实施例中的空调器是这样控制出风温度恒定的：首先，采用模糊算法计算空调器需要产生的制热量。如图3所示，先检测环境温度，然后计算环境温度与目标出风温度(根据空调器的能力确定)的差值，再检测室内风扇电机的转速，并将以上参数模糊化。例如：环境温度在其论域上定义5个模糊集隶属度函数，相应的语言变量为：非常低(LB)、较低(LS)、一般(Z)、较高(HS)、非常高(HB)；环境温度和目标出风温度的差值在其论域上定义5个模糊集隶属度函数，相应的语言变量：非常大(BB)、较大(BS)、一般(Z)、较小(SS)和非常小(SB)；室内风扇电机转速在其论域上定义4个模糊集隶属度函数，相应的语言变量为：非常低(LB)、低(L)、中(M)、高(H)。最后，根据模糊控制规则计算出空调器需求的制热量。\n然后，采用模糊算法计算热泵制热单元的制热量。如图4所示，先检测环境温度、蒸发器管温和室内风扇电机的转速，然后将以上参数模糊化。例如：环境温度在其论域上定义5个模糊集隶属度函数，相应的语言变量为：非常低(LB)、较低(LS)、一般(Z)、较高(HS)、非常高(HB)；蒸发器管温在其论域上定义5个模糊集隶属度函数，相应的语言变量：非常低(LB)、较低(LS)、一般(Z)、较高(HS)、非常高(HB)；室内风扇电机转速在其论域上定义4个模糊集隶属度函数，相应的语言变量为：非常低(LB)、低(L)、中(M)、高(H)。最后，根据模糊控制规则计算出热泵制热单元的制热量。\n完成了以上的步骤之后，接下来进行比较和判断。如图5所示，是空调器出风温度恒定控制的程序流程图，根据模糊控制规则计算出空调器需求的制热量和热泵制热单元的制热量，将两者进行比较，计算出电热器制热单元需要产生的制热量。如果电热器需要产生的制热量大于其最大功率，则降低室内风扇电机转速，重新进行模糊计算，直到电热器需要产生的制热量小于等于其最大功率。最后，根据计算结果调节电热器制热单元的制热量，也就是调节电热器的输出功率到适当的制热量，使得热泵与电热器所产生的热量之和与设定值相当，总热量保持一种动态的恒定，使出风温度恒定，消费者感觉舒适。